(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノードがリンクによって接続されたネットワークで発信元ノードから宛先ノードに向けて１以上の中継ノードを介して情報を伝送する無線通信方法であって、
使用周波数を時刻毎に設定した周波数変化パタンをパタン−時間テーブルとして予め記憶するステップと、
前記パタン−時間テーブルとして記憶された前記周波数変化パタンの中から使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定したリンク−パタン対応テーブルを予め記憶するステップと、
前記発信元ノードから発信された入力信号が入力されたときに、前記入力信号と各ノード毎に予め設定された符号化行列とを乗算する符号化演算を行って出力信号を生成するステップと、
前記リンク−パタン対応テーブルを参照して、前記リンクのうち、前記出力信号を出力する出力リンクに対応する周波数変化パタンを求めるステップと、
前記パタン−時間テーブルを参照して、当該求めた周波数変化パタンにおいて、現在の時刻に対応する使用周波数を求めるステップと、
当該求めた使用周波数を用いて、生成した前記出力信号を前記出力リンクに対して出力するステップと
を各前記中継ノードで行うことにより、
前記発信元ノードから前記宛先ノードまで情報を伝送する際に、途中の各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、
前記無線通信方法は、実際の通信を行う実効情報の他にダミー情報も伝送するものであって、
前記ダミー情報の伝送に使用する使用周波数を時刻毎に設定したダミー情報用周波数変化パタンを前記パタン−時間テーブルに予め記憶するステップと、
前記パタン−時間テーブルに記憶された前記ダミー情報用周波数変化パタンの中から、使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定し、前記リンク−パタン対応テーブルに予め記憶するステップと
をさらに備え、
ダミー情報に対しても実効情報と同様に、各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、
伝送する実効情報とダミー情報との割合を設定するステップをさらに備えた
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信方法に関し、特に、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて用いることにより、伝送情報の秘匿性を高め、伝送効率を向上させるための無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通信装置（ノード）を通信路（リンク）で接続したネットワークで、発信元から宛先に向けて情報を伝送するネットワーク通信において、従来の一般のパケット通信では、各中継ノードにおいて、入力情報を所望の宛先に向けて出力する交換処理のみが行われていた。交換処理では、パケットを宛先に向けて振り分けるだけで、パケット内のユーザ情報に処理を施すことはなかった。これに対し、ネットワークコーディング技術では、各ノードで交換処理だけでなく、コーディング（符号化）も行い、ネットワーク全体として効率的な伝送ができるように工夫している（例えば、非特許文献１および特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の従来の通信方法として、通信装置（ノード）を通信路（リンク）で接続したネットワークで、発信元から宛先に向けて情報を伝送するネットワーク通信において、周波数を一定の規則に従って変化させることにより、雑音、干渉、妨害等に対する耐性を増す方式として、周波数ホッピングが提案されている（例えば、非特許文献２および特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１６９３号公報
【特許文献２】特表２００１−５２０４７４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】S-Y. R. Li et. al., “Linear Network Coding,” IEEE, IEEE Transactions on Information Theory, vol. 49, no. 2, Feb. 2003, pp. 371-381
【非特許文献２】A. Goldsmith著、小林岳彦監訳、「ワイヤレス通信工学」、丸善株式会社、平成１９年８月１０日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１および特許文献１に記載されているような上記の従来のネットワークコーディングの技術によれば、中継ノードで入力信号に符号化演算を施して出力信号を得る方法のみが提案されており、出力信号の周波数を効果的に変化する方法については考慮されていなかった。そのため、ネットワークコーディングの副次的な特性として、伝送情報にコーディング（符号化）処理が施されていて、外部の盗聴者に対してある程度の秘匿性はあるものの、各ノードの符号化関数によっては伝送情報が見える場合もあるという問題点があった。
【０００７】
また、非特許文献２および特許文献２に記載されているような上記の従来の周波数ホッピング方式によれば、周波数変化の規則は発信元から宛先まで共有されていて、ある時点でのあるセッションの周波数は同一であり、中継ノードで変更するものではなかった。そのため、ある周波数で長い時間伝送情報を観察していれば、その周波数使用時には伝送情報が見える場合もあるという問題点があった。
【０００８】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、中継ノードで入力信号に符号化演算を施して出力信号を得ると同時に、出力信号の周波数を一定の規則に従って効果的に変化させることにより、ネットワークコーディングの効率的伝送を達成しながら、外部の盗聴者に対して高い秘匿性のある無線通信方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、複数のノードがリンクによって接続されたネットワークで発信元ノードから宛先ノードに向けて１以上の中継ノードを介して情報を伝送する無線通信方法であって、使用周波数を時刻毎に設定した周波数変化パタンをパタン−時間テーブルとして予め記憶するステップと、前記パタン−時間テーブルとして記憶された前記周波数変化パタンの中から使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定したリンク−パタン対応テーブルを予め記憶するステップと、前記発信元ノードから発信された入力信号が入力されたときに、前記入力信号と各ノード毎に予め設定された符号化行列とを乗算する符号化演算を行って出力信号を生成するステップと、前記リンク−パタン対応テーブルを参照して、前記リンクのうち、前記出力信号を出力する出力リンクに対応する周波数変化パタンを求めるステップと、前記パタン−時間テーブルを参照して、当該求めた周波数変化パタンにおいて、現在の時刻に対応する使用周波数を求めるステップと、当該求めた使用周波数を用いて、生成した前記出力信号を前記出力リンクに対して出力するステップとを各前記中継ノードで行うことにより、前記発信元ノードから前記宛先ノードまで情報を伝送する際に、途中の各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、前記無線通信方法は、実際の通信を行う実効情報の他にダミー情報も伝送するものであって、前記ダミー情報の伝送に使用する使用周波数を時刻毎に設定したダミー情報用周波数変化パタンを前記パタン−時間テーブルに予め記憶するステップと、前記パタン−時間テーブルに記憶された前記ダミー情報用周波数変化パタンの中から、使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定し、前記リンク−パタン対応テーブルに予め記憶するステップとをさらに備え、ダミー情報に対しても実効情報と同様に、各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、伝送する実効情報とダミー情報との割合を設定するステップをさらに備えたことを特徴とする無線通信方法である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、複数のノードがリンクによって接続されたネットワークで発信元ノードから宛先ノードに向けて１以上の中継ノードを介して情報を伝送する無線通信方法であって、使用周波数を時刻毎に設定した周波数変化パタンをパタン−時間テーブルとして予め記憶するステップと、前記パタン−時間テーブルとして記憶された前記周波数変化パタンの中から使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定したリンク−パタン対応テーブルを予め記憶するステップと、前記発信元ノードから発信された入力信号が入力されたときに、前記入力信号と各ノード毎に予め設定された符号化行列とを乗算する符号化演算を行って出力信号を生成するステップと、前記リンク−パタン対応テーブルを参照して、前記リンクのうち、前記出力信号を出力する出力リンクに対応する周波数変化パタンを求めるステップと、前記パタン−時間テーブルを参照して、当該求めた周波数変化パタンにおいて、現在の時刻に対応する使用周波数を求めるステップと、当該求めた使用周波数を用いて、生成した前記出力信号を前記出力リンクに対して出力するステップとを各前記中継ノードで行うことにより、前記発信元ノードから前記宛先ノードまで情報を伝送する際に、途中の各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、前記無線通信方法は、実際の通信を行う実効情報の他にダミー情報も伝送するものであって、前記ダミー情報の伝送に使用する使用周波数を時刻毎に設定したダミー情報用周波数変化パタンを前記パタン−時間テーブルに予め記憶するステップと、前記パタン−時間テーブルに記憶された前記ダミー情報用周波数変化パタンの中から、使用する周波数変化パタンをリンク毎に設定し、前記リンク−パタン対応テーブルに予め記憶するステップとをさらに備え、ダミー情報に対しても実効情報と同様に、各中継ノードにおいて、符号化演算を施すネットワークコーディングの処理を行うとともに、出力リンクと現在の時刻とに対応させて使用周波数を変更する周波数ホッピングの処理を行い、伝送する実効情報とダミー情報との割合を設定するステップをさらに備えたことを特徴とする無線通信方法であるので、中継ノードで入力信号に符号化演算を施して出力信号を得ると同時に、出力信号の周波数を一定の規則に従って効果的に変化させることにより、ネットワークコーディングの効率的伝送を達成しながら、外部の盗聴者に対する高い秘匿性を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法が対象とするネットワークモデルの例を示した図である。
【図２】通常のネットワークコーディングの符号化演算の手順を示すフロー図である。
【図３】通常のネットワークコーディングの符号化演算を示す図である。
【図４】通常の周波数ホッピングの周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図５】通常の周波数ホッピングの手順を示すフロー図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、リンクに周波数変化パタンを付記したネットワーク図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、リンク番号と周波数変化パタンの対応を示すテーブルを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、周波数変化パタンと時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図１１】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ１を示す図である。
【図１２】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ２を示す図である。
【図１３】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ３を示す図である。
【図１４】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｄｐ１を示す図である。
【図１５】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｄｐ２を示す図である。
【図１６】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｄｐ３を示す図である。
【図１７】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｄｐ４を示す図である。
【図１８】図１０の周波数−時間テーブルのパタンｄｐ５を示す図である。
【図１９】通常の周波数ホッピング、通常のネットワークコーディングと、本発明の周波数ホッピングネットワークコーディングの比較を示すテーブルを示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係る無線通信方法における、ネットワークコーディングの伝送効率向上の様子を示すネットワーク図である。
【図２１】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法が対象とするネットワークモデルの例を示した図である。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、ノードに周波数変化パタンを記したネットワーク図である。
【図２３】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、ノード番号と周波数変化パタンの対応を示すテーブルを示す図である。
【図２４】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、周波数変化パタンと時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図２５】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【図２６】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図２７】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ１を示す図である。
【図２８】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ２を示す図である。
【図２９】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ３を示す図である。
【図３０】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ４を示す図である。
【図３１】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ５を示す図である。
【図３２】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ６を示す図である。
【図３３】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ７を示す図である。
【図３４】図２６の周波数−時間テーブルのパタンｅｐ８を示す図である。
【図３５】図２４の周波数変化パタン−時間テーブルと図２６の周波数−時間テーブルを合わせた図である。
【図３６】通常の周波数ホッピング、通常のネットワークコーディングと、本発明の周波数ホッピングネットワークコーディングの比較を示すテーブルを示す図である。
【図３７】この発明の実施の形態２に係る無線通信方法における、ネットワークコーディングの伝送効率向上の様子を示すネットワーク図である。
【図３８】この発明の実施の形態３に係る無線通信方法における、周波数変化パタンと時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図３９】この発明の実施の形態３に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【図４０】この発明の実施の形態３に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４１】この発明の実施の形態４に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４２】この発明の実施の形態５に係る無線通信方法における、周波数変化パタンと時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４３】この発明の実施の形態５に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【図４４】この発明の実施の形態５に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４５】この発明の実施の形態６に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【図４６】この発明の実施の形態６に係る無線通信方法における、周波数と時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４７】この発明の実施の形態７に係る無線通信方法における、周波数変化パタンと時間の関係を示すテーブルを示す図である。
【図４８】この発明の実施の形態７に係る無線通信方法における、本発明のノードでのネットワークコーディングおよび出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
本発明は、無線通信の通信装置（ノード）を通信路（リンク）で接続したネットワークにおいて、発信元ノードから宛先ノードに向けて情報を伝送する通信を行う場合に、情報を効率的に伝送するために使用する技術であるネットワークコーディングと時間毎に通信周波数を変化させる周波数ホッピングとを組み合わせて用いることにより、伝送効率を向上させるとともに伝送情報の秘匿性を高めることが可能な技術である。以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１３】
図１は、この発明が対象とするネットワークモデルの例を示した図である。図１（ａ）において、１０はネットワークモデル、Ｎは通信装置であるノード、Ｌは通信路であるリンクである。図において、個々のノードＮやリンクＬを特定する必要があるときは、Ｎ１、Ｌ１のように添え字を添えて示す。この発明では、図１（ａ）のように、各ノードＮが、向き付けられたリンクＬで互いに結ばれているネットワークを考える。本発明では、複数のノードＮの中に一つの発信元ノードＮＳ１（Ｓ：  Ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる特別なノードがあるものとし、また、複数のノードＮの中に一つまたは複数個の宛先ノードＮＴ（Ｔ：  Ｔａｒｇｅｔ）と呼ばれる特別なノードがあるものとする。
【００１４】
いま、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）に示すネットワークモデル１０に相当する複数のネットワークモデルが集まって、１つのネットワークモデルを形成しているとする。図１（ｂ）に示す、ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎは、それぞれが、図１（ａ）に示すネットワークモデル１０に相当するものである。このように、複数のネットワークモデルを合わせたものをマルチ周波数ネットワークモデル１０ＭＦ（ＭＦ：  Ｍｕｌｔｉ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）と呼ぶ。なお、通常は、マルチ周波数ネットワークモデル１０ＭＦ内においては、ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎの各々で、互いに異なる周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎを用いる。
【００１５】
従来においては、このように、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎ毎に異なる周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆｎが用いられていたが、この発明の本実施の形態１においては、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎにおける各リンクＬ毎に、互いに異なる周波数を用いることとする。また、その周波数は、各リンクＬ毎に、互いに異なる周波数変化パタンに基づいて、時刻ごとに順次異なる周波数に変化するものとする。詳細については後述する。
【００１６】
次に、ノードＮでの従来の通常のネットワークコーディングの符号化演算手順を、図２および図３について説明する。なお、ここでのノードＮとは、発信元ノードＮＳ１から宛先ノードＮＴ１まで情報を伝送する際に、途中の中継ノードとして、符号化演算を施すノードのことである。
【００１７】
図２は、そのような中継ノードとしてのノードＮでの符号化演算の手順を示すフロー図である。図２に示すように、発信元ノードＮＳ１から送信された信号が、直接または他の中継ノードＮを介して、ノードＮに入力されると、当該ノードＮは、まず、ステップＳＴ１１で、入力信号にノードＮの符号化行列を乗算し、出力信号を算出する。次に、ステップＳＴ１２で、算出された出力信号を、各出力リンクＬに送信する。この図２の手順について、図３の例を挙げて、さらに詳細に説明する。
【００１８】
図３は、ノードＮでの符号化演算を示す図である。図３（ａ）に示すように、ノードＮにおいて、ノードＮに入ってくるリンクＬの数をｈ１本、ノードＮから出て行くリンクＬの数をｈ２本とする。このとき、ｈ１本のリンクＬをそれぞれデータが流れてきて、ノードＮに入る。このとき、図３（ｂ）に示すように、ノードＮに入ってくるリンクＬを流れるデータ（入力信号）をｈ１次元ベクトルＶＴ２で表し、式（１）の通り、当該ｈ１次元ベクトルＶＴ２（入力信号）に、ｈ２行ｈ１列の行列ＭＴ２（符号化行列）を乗算して、ｈ２次元ベクトルＶＴＤ２を得る。この処理が、図２のステップＳＴ１１である。こうして得られたｈ２次元ベクトルＶＴＤ２の成分が、それぞれ、ノードＮから出ていくリンクＬを流れるデータ（出力信号）になるので、当該ｈ２次元ベクトルＶＴＤ２の成分をｈ２本のリンクＬに対し送信する。この処理が、図２のステップＳＴ１２である。また、従来においては、このときの周波数は、各ネットワークモデル１０＿１、１０＿２、…、１０＿ｎに対して予め設定されている周波数であり、各リンクにおいては共通であるので、入力信号と同一の周波数で出力を行い、各ノードＮにおいて変更するものではない。なお、図３の例では、ｈ１＝４（本）、ｈ２＝２（本）として、符号化行列ＭＴ２を適当な例にとったものを示している。なお、各ノードＮの符号化行列は、各ノードＮ毎に予め設定されているものとする。
【００１９】
今、巡回する経路がネットワークモデル１０内にないと仮定すると、図２および図３に示した処理を各ノードＮで順々に繰り返し行うことによって、各リンクＬを流れるデータが順次決まっていく。
【００２０】
このようにして、発信元ノードＮＳ１から発信されたデータ（受信情報）が、１以上の中継ノードＮを介して送信され、発信時に決められた宛先ノードＮＴ１に到達する。宛先ノードＮＴ１では、受信情報を復号化して、発信元ノードＮＳ１からの送信情報を復元する。
【００２１】
次に、従来の通常の周波数ホッピングの手順を図４および図５について説明する。図４は、従来の通常の周波数ホッピングの周波数と時間との関係を示すパタン−時間テーブルＦＴｔａｂ０（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す図であり、図５は、従来の通常の周波数ホッピングの手順を示すフロー図である。
【００２２】
図４において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８はそれぞれ時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８はそれぞれ周波数１，２，…，８を表わす。図４に示す、テーブルＦＴｔａｂ０において、特定の周波数が使用される時刻がマークされている。例えば、パタン−時間テーブルＦＴｔａｂ０のｆ８ｔ５がマークされているので、例えば、時刻ｔ５では周波数ｆ８が使用される。同様に、時刻ｔ１では周波数ｆ２、時刻ｔ２では周波数ｆ４、時刻ｔ３では周波数ｆ３、時刻ｔ４では周波数ｆ６、時刻ｔ６では周波数ｆ５、時刻ｔ７では周波数ｆ７、時刻ｔ８では周波数ｆ１が使用される。
【００２３】
従来の通常の周波数ホッピングにおいては、図４に示すように、周波数ホッピングの周波数と時間との関係を示すテーブルＦＴｔａｂ０を予め用意しておき、図５に示すように、まず、ステップＳＴ２１で、図４のパタン−時間テーブルＦＴｔａｂ０を参照して、現在の時刻に対応する使用周波数を求め、次に、ステップＳＴ２１で、求めた使用周波数での通信を行う。
【００２４】
従来の通常の周波数ホッピングにおいては、図４に示すように、周波数変化の規則は、発信元ノードから宛先ノードまでのすべてのリンクで共通であり、ある時点でのあるセッションの周波数は同一であるため、ある周波数で長い時間伝送情報を観察していれば、その周波数使用時には伝送情報が見える場合もあるという問題点があった。これに対し、この発明の実施の形態１においては、以下のようにして通信を行う。
【００２５】
この発明の実施の形態１に係る、ノードＮでの周波数ホッピングネットワークコーディングの符号化演算および周波数ホッピング手順を、図６、図７、図８、図９について説明する。図６はリンクに周波数変化パタンを付記したネットワーク図、図７は各リンクＬのリンク番号と周波数変化パタンとの対応を示すテーブル、図８は周波数変化パタンにおける周波数と時間との関係を示すテーブル、図９は、この発明の実施の形態１における、ノードＮでのネットワークコーディングによる符号化演算および周波数ホッピングによる出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【００２６】
図６（ａ），（ｂ）においては、図１のネットワーク図に示したネットワークモデルにおいて、リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７に、それぞれ、周波数変化パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ１を付記しており、各リンクＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７で、それぞれ、これらの周波数変化パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ１が用いられることを示している。
【００２７】
各リンクＬ１〜Ｌ７と周波数変化パタンｅｐ１〜ｅｐ３との対応は、図７のリンク−パタン対応表であるリンク−パタン対応テーブルＬＰｔａｂ（Ｌ：  Ｌｉｎｋ，  Ｐ：  Ｐａｔｔｅｒｎ）に示されている。図７に示すように、対応テーブルＬＰｔａｂにおいては、各リンクＬ１〜Ｌ７のリンク番号ＬＮｏとそれに対して設定された周波数変化パタンのパタン番号ＰＮｏとが対応付けられて記憶されている。この対応テーブルＬＰｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置(図示）等に予め記憶されている。
【００２８】
また、各周波数変化パタンにおいて、各時刻でどの周波数を用いるかは、図８のパタン−時間テーブルＰＴｔａｂ（Ｐ：  Ｐａｔｔｅｒｎ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）に、各周波数変化パタン毎に記憶されている。図８において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＰは周波数変化パタンのパタン番号であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８はそれぞれ時刻１，２，…，８を表わし、ｅｐ１〜ｅｐ３，ｄｐ１〜ｄｐ５は、それぞれ、周波数変化パタンを表わしている。各周波数変化パタンにおける各時刻でどの周波数を用いるかについて、テーブルＰＴｔａｂの周波数変化パタンｅｐ１を例にして、具体的に説明する。テーブルＰＴｔａｂの周波数変化パタンｅｐ１の行をみると、ｅｐ１ｔ１がｆ２になっており、従って、時刻ｔ１では周波数ｆ２が使用されることがわかる。また、同様に、同行のｅｐ１ｔ２がｆ４となっているので、時刻ｔ２では周波数ｆ４が使用されることがわかる。このテーブルＰＴｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置(図示）等に予め記憶されている。
【００２９】
このように、本実施の形態１においては、図７に示す対応テーブルＬＰｔａｂと図８に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示）等に記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図９に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ３１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ３２で、全出力リンクＬの出力信号と周波数とが決定済か否かを判断する。決定済でない場合はステップＳＴ３３に進み、決定済の場合はステップＳＴ３６に進む。ステップＳＴ３３では、図７の対応テーブルＬＰｔａｂを参照して、当該出力リンクＬの周波数変化パタンを求める。ステップＳＴ３４では、図８のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該出力リンクＬの周波数を求める。ステップＳＴ３５では、当該ノードＮの次の出力リンクＬを考慮してステップＳＴ３２に戻る。このようにして、ステップＳＴ３２〜ＳＴ３５までの処理を繰り返し、全出力リンクＬの出力信号と周波数とが決定されたときに、ステップＳＴ３６で、各出力リンクＬに対し、リンク毎にステップＳＴ３４で求めた周波数を用いてステップＳＴ３１で求めた出力信号を送信する。
【００３０】
次に、この発明の本実施の形態１における、周波数と時間との関係を、図１０および図１１〜図１８を用いて説明する。図１０は、この発明の実施の形態１における周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図１０（ａ）において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、それぞれ、時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８は、それぞれ、周波数１，２，…，８を表わす。図１０に示すテーブルＦｍＴｔａｂにおいては、各周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３，ｄｐ４，ｄｐ５が使用される時刻が、各々の周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３，ｄｐ４，ｄｐ５に付された記号によりマークされている。当該記号については、図１０（ｂ）を参照されたい。図１０（ａ）において、例えば、テーブルＦｍＴｔａｂの周波数ｆ８の行では、時刻ｔ１がｅｐ２（ｆ８ｔ１）、時刻ｔ２が周波数パタンｄｐ４（ｆ８ｔ２）、時刻ｔ３が周波数パタンｄｐ５（ｆ８ｔ３）、時刻ｔ４が周波数パタンｄｐ３（ｆ８ｔ４）、時刻ｔ５が周波数パタンｅｐ１（ｆ８ｔ５）、時刻ｔ６が周波数パタンｄｐ２（ｆ８ｔ６）、時刻ｔ７が周波数パタンｅｐ３（ｆ８ｔ７）、時刻ｔ８が周波数パタンｄｐ１（ｆ８ｔ８）であることがわかる。
【００３１】
図１０（ｂ）で示されているように、周波数変化パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３は、図６の各リンクＬ１〜Ｌ７のいずれかで使用されている実効情報ＥＩＦ用の周波数変化パタンであり、一方、周波数パタンｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３，ｄｐ４，ｄｐ５は、図６で使用されていないダミー情報ＤＩＦ用の周波数変化パタンである。ダミー情報ＤＩＦは、盗聴者を混乱するために挿入する。例えば、盗聴者が、図１０の周波数ｆ８を盗聴したとすると、時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔ８で、それぞれ、周波数パタンｅｐ２，ｄｐ４，ｄｐ５，ｄｐ３，ｅｐ１，ｄｐ２，ｅｐ３，ｄｐ１を得る。このうち有効なのは、時刻ｔ１のｅｐ２、時刻ｔ５のｅｐ１、時刻ｔ７のｅｐ３であるが、これらの信号はダミー信号と混在しているため、実効信号を抽出することは困難である。ここで、ダミー情報ＤＩＦが実効情報ＥＩＦに比べて多ければ、実効信号ＥＩＦの抽出は困難になるが、通信資源の利用効率は低くなる。逆に、実効情報ＥＩＦがダミー情報ＤＩＦに比べて多ければ、通信資源の利用効率は高くなるが、実効信号ＥＩＦの抽出は容易になる。従って、この発明の実施の形態１においては、実効情報ＥＩＦとダミー情報ＤＩＦとの割合を設定する割合設定手段（割合設定ステップ）を各ノードＮに備えて、当該割合を変えることにより、伝送効率と秘匿性のトレードオフを選択する。すなわち、使用時の可使用帯域や使用者の秘匿性の要求に基づき、適切な割合を適宜選択する。また、極端な場合として、ダミー情報ＤＩＦは全く挿入しなくても、時刻によって周波数パタンを変更するようにしたので、実効情報ＥＩＦのみでも盗聴者を混乱する効果は得られる。なお、ダミー情報ＤＩＦは、図６のリンクＬ１〜Ｌ７以外の別のリンクを構築して送信する。
【００３２】
図１１〜図１８は、図１０のなかの各周波数変化パタンを抜き出したものである。図１１は、図１０の内の周波数変化パタンｅｐ１を示す図、図１２は、図１０の内の周波数変化パタンｅｐ２を示す図、図１３は、図１０の内の周波数変化パタンｅｐ３を示す図、図１４は、図１０の内の周波数変化パタンｄｐ１を示す図、図１５は、図１０の内の周波数変化パタンｄｐ２を示す図、図１６は、図１０の内の周波数変化パタンｄｐ３を示す図、図１７は、図１０の内の周波数変化パタンｄｐ４を示す図、図１８は、図１０の内の周波数変化パタンｄｐ５を示す図である。
【００３３】
図７の対応テーブルＬＰｔａｂと図１１〜図１８を併せてみると、リンクＬ１とＬ７においては図１１の周波数変化パタンで送信を行い、リンクＬ２とＬ５においては図１２の周波数変化パタンで送信を行い、リンクＬ３とＬ６においては図１３の周波数変化パタンで送信を行うことがわかる。また、必要に応じて、別のリンクを構築して、図１４〜図１８の周波数変化パタンの一部または全部を用いて、ダミー情報ＤＩＦを送信する。
【００３４】
図１９は、従来の通常の周波数ホッピング、従来の通常のネットワークコーディング、この発明の実施の形態１に係る周波数ホッピングネットワークコーディングの比較をまとめたテーブルＦＨＮＣｔａｂ（ＦＨ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｈｏｐｐｉｎｇ，  ＮＣ：  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｄｉｎｇ）を示す図である。図に示すように、通常の周波数ホッピングでは、時間毎に周波数の変更を行うが、中継ノード毎に出力周波数の変更はしない。また、中継ノードでの符号化演算も行わない。また、通常のネットワークコーディングでは、中継ノードでの符号化演算を行うが、時間毎に周波数を変更することはしない。一方、この発明の実施の形態１に係る周波数ホッピングネットワークコーディングでは、中継ノードで符号化演算を行うとともに、各中継ノードで出力リンクおよび現在時刻に対応させて出力周波数を順次変更していく。これにより、ネットワークコーディングの効果による伝送効率向上を実現しながらリンク毎の周波数ホッピングによる盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が向上する。なお、中継ノードでの符号化演算の一例として、入力信号がそのまま出力信号として出力する場合もあり得る。
【００３５】
次に、図２０について、この発明の実施の形態１による周波数ホッピングネットワークコーディング方式により、盗聴者に対する秘匿性の向上だけでなく、ネットワークコーディングの伝送効率も向上する可能性が大きいことを示す。
【００３６】
図２０は、この発明の実施の形態１による、周波数ホッピングネットワークコーディングの伝送効率向上の様子を示すネットワーク図である。ネットワークコーディングでは、ネットワークトポロジーの構成が複雑になるほどその伝送効率が向上すると一般に言われている。この発明の実施の形態１による、周波数ホッピングネットワークコーディング方式では、図２０の１０ＭＦｂに示すように、複数の周波数の使用により、ネットワークトポロジーの構成が複雑になるので、ネットワークコーディングの効果により、伝送効率も向上する可能性が大きい。
【００３７】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに出力リンク毎の周波数変換を行い、さらに、ダミー情報も混合することにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が向上するとともに、複数周波数使用によるネットワークトポロジーの複雑化により、ネットワークコーディングの効果による伝送効率向上も実現できる。
【００３８】
なお、上記の説明においては、図６に示すように、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿８間で対応するリンクにおいて共通の周波数変化パタンｅｐ１〜ｅｐ３を使用する例について説明した。すなわち、ネットワークモデル１０＿１のリンクＬ１と、ネットワークモデル１０＿２のリンクＬ１と、…、ネットワークモデル１０＿８のリンクＬ１とが同じ周波数を用いる例について説明した。しかしながら、その場合に限らず、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿８毎に図７に示す対応テーブルＬＰｔａｂを別個に作り、ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿８間において、対応するリンクどうしが互いに異なる周波数変化パタンを使用するようにすれば、さらに盗聴が困難となり、盗聴者に対する秘匿性が向上する。また、周波数変化パタンの個数（バリエーション）をさらに増やすようにすれば、さらに、盗聴者に対する秘匿性が向上する。
【００３９】
実施の形態２．
図２１は、この発明が対象とするネットワークモデルの他の例を示した図である。図２１（ａ）において、１０はネットワークモデル、Ｎは通信装置であるノード、Ｌは通信路であるリンクである。図において、個々のノードＮやリンクＬを特定する必要があるときは、Ｎ１、Ｌ１のように添え字を添えて示す。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、図２１（ａ）のように、各ノードＮが、向き付けられたリンクＬで互いに結ばれているネットワークを考える。また、本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、複数のノードＮの中に一つの発信元ノードＮＳ１（Ｓ：  Ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる特別なノードがあるものとし、また、複数のノードＮの中に一つまたは複数個の宛先ノードＮＴ１，ＮＴ２（Ｔ：  Ｔａｒｇｅｔ）と呼ばれる特別なノードがあるものとする。
【００４０】
いま、図２１（ｂ）に示すように、図２１（ａ）に示すネットワークモデル１０に相当する複数のネットワークモデルが集まって、１つのマルチ周波数ネットワークモデル１０ＭＦを形成しているとする。図２１（ｂ）において、ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎは、それぞれが、図２１（ａ）に示すネットワークモデル１０に相当するものである。
【００４１】
上記の実施の形態１においては、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎにおける各リンクＬ毎に互いに異なる周波数を用いていたが、本実施の形態２においては、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎにおける各ノードＮ毎に、互いに異なる周波数を用いることとする。また、その周波数は、各ノードＮ毎に、互いに異なる周波数変化パタンに基づいて、時刻ごとに順次異なる周波数に変化するものとする。詳細については後述する。
【００４２】
なお、従来のノードＮでの通常のネットワークコーディングの符号化演算手順については、図２および図３について上述した通りであり、従来の通常の周波数ホッピングの手順については、図４および図５について上述した通りであるので、ここでは説明しないが、従来の通常の周波数ホッピングにおいては、図４に示すように、周波数変化の規則は、発信元ノードから宛先ノードまでのすべてのリンクで共通であり、ある時点でのあるセッションの周波数は同一であるため、ある周波数で長い時間伝送情報を観察していれば、その周波数使用時には伝送情報が見える場合もあるという問題点があった。これに対し、この発明の実施の形態２においては、以下のようにして通信を行う。
【００４３】
この発明の実施の形態２に係る、ノードＮでの周波数ホッピングネットワークコーディングの符号化演算および周波数ホッピング手順を、図２２、図２３、図２４、図２５について説明する。図２２はノードにより異なる周波数変化パタンを使用することを示したネットワーク図、図２３は各ノードＮのノード番号と周波数変化パタンとの対応を示すテーブル、図２４は周波数変化パタンにおける周波数と時間との関係を示すテーブル、図２５は、この発明の実施の形態２における、ノードＮでのネットワークコーディングによる符号化演算および周波数ホッピングによる出力周波数決定の手順を示すフロー図である。
【００４４】
図２２（ａ），（ｂ）においては、図２１のネットワーク図に示したネットワークモデルにおいて、ノードＮＳ１，Ｎ２，Ｎ７（ＮＴ２）で、それぞれ、周波数変化パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ７が用いられることを示している。
【００４５】
各ノードＮＳ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６（ＮＴ１），Ｎ７（ＮＴ２）と周波数変化パタンｅｐ１〜ｅｐ７との対応は、図２３のノード−パタン対応表であるノード−パタン対応テーブルＮＰｔａｂ（Ｎ：  Ｎｏｄｅ，  Ｐ：  Ｐａｔｔｅｒｎ）に示されている。図２３に示すように、対応テーブルＮＰｔａｂにおいては、各ノードＮ１〜Ｎ７のリンク番号ＮＮｏとそれに対して設定された周波数変化パタンのパタン番号ＰＮｏとが対応付けられて記憶されている。この対応テーブルＮＰｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置(図示）等に予め記憶されているか、あるいはヘッダ等に記載して各ノードに通知される。
【００４６】
また、各周波数変化パタンにおいて、各時刻でどの周波数を用いるかは、図２４のパタン−時間テーブルＰＴｔａｂ（Ｐ：  Ｐａｔｔｅｒｎ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）に、各周波数変化パタン毎に記憶されている。図２４において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＰは周波数変化パタンのパタン番号であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８はそれぞれ時刻１，２，…，８を表わし、ｅｐ１〜ｅｐ８は、それぞれ、周波数変化パタンを表わしている。各周波数変化パタンにおける各時刻でどの周波数を用いるかについて、テーブルＰＴｔａｂの周波数変化パタンｅｐ１を例にして、具体的に説明する。テーブルＰＴｔａｂの周波数変化パタンｅｐ１の行をみると、ｅｐ１ｔ１がｆ２になっており、従って、時刻ｔ１では周波数ｆ２が使用されることがわかる。また、同様に、同行のｅｐ１ｔ２がｆ４となっているので、時刻ｔ２では周波数ｆ４が使用されることがわかる。このテーブルＰＴｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置(図示していない）等に予め記憶されている。
【００４７】
このように、本実施の形態２においては、図２３に示す対応テーブルＮＰｔａｂと図２４に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示していない）等に記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図２５に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ４１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ４２で、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂを参照して、当該ノードＮの周波数変化パタンを求める。ステップＳＴ４３では、図２４のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該ノードＮの出力周波数を求める。ステップＳＴ４４で、求めた出力周波数を用いて出力信号を送信する。
【００４８】
次に、この発明の本実施の形態２における、周波数と時間との関係を、図２６および図２７〜図３４を用いて説明する。図２６は、この発明の実施の形態２における周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図２６（ａ）において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、それぞれ、時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８は、それぞれ、周波数１，２，…，８を表わす。図２６に示すテーブルＦｍＴｔａｂにおいては、各周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８が使用される時刻が、各々の周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８に付された記号によりマークされている。当該記号については、図２６（ｂ）を参照されたい。図２６（ａ）において、例えば、テーブルＦｍＴｔａｂの周波数ｆ８の行では、時刻ｔ１がｅｐ２（ｆ８ｔ１）、時刻ｔ２が周波数パタンｅｐ７（ｆ８ｔ２）、時刻ｔ３が周波数パタンｅｐ８（ｆ８ｔ３）、時刻ｔ４が周波数パタンｅｐ６（ｆ８ｔ４）、時刻ｔ５が周波数パタンｅｐ１（ｆ８ｔ５）、時刻ｔ６が周波数パタンｅｐ５（ｆ８ｔ６）、時刻ｔ７が周波数パタンｅｐ３（ｆ８ｔ７）、時刻ｔ８が周波数パタンｅｐ４（ｆ８ｔ８）であることがわかる。
【００４９】
図２７〜図３４は、図２６のなかの各周波数変化パタンを抜き出したものである。図２７は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ１を示す図、図２８は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ２を示す図、図２９は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ３を示す図、図３０は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ４を示す図、図３１は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ５を示す図、図３２は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ６を示す図、図３３は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ７を示す図、図３４は、図２６の内の周波数変化パタンｅｐ８を示す図である。
【００５０】
図３５は、図２４と図２６に対応する図を並べて記したものであり、図２４から図３４と同様のことを示している。
【００５１】
図２３の対応テーブルＮＰｔａｂと図２７〜図３４および図３５を併せてみると、この実施の形態２においては、全てのノードにおいて異なる周波数パタンで送信を行っている。しかし、ノード間が十分に離れており、干渉を起こさない場合は、同じ周波数パタンを使用してもよい。
【００５２】
図３６は、従来の通常の周波数ホッピング、従来の通常のネットワークコーディング、この発明の実施の形態２に係る周波数ホッピングネットワークコーディングの比較をまとめたテーブルＦＨＮＣｔａｂ（ＦＨ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｈｏｐｐｉｎｇ，  ＮＣ：  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｄｉｎｇ）を示す図である。図に示すように、通常の周波数ホッピングでは、時間毎に周波数の変更を行うが、中継ノード毎に出力周波数の変更はしない。また、中継ノードでの符号化演算も行わない。また、通常のネットワークコーディングでは、中継ノードでの符号化演算を行うが、時間毎に周波数を変更することはしない。一方、この発明の実施の形態２に係る周波数ホッピングネットワークコーディングでは、中継ノードで符号化演算を行うとともに、各中継ノードで現在時刻に対応させて出力周波数を順次変更していく。これにより、ネットワークコーディングの効果による伝送効率向上を実現しながらリンク毎の周波数ホッピングによる盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が向上する。なお、中継ノードでの符号化演算の一例として、入力信号がそのまま出力信号として出力する場合もあり得る。
【００５３】
次に、図３７について、この発明の実施の形態１による周波数ホッピングネットワークコーディング方式により、盗聴者に対する秘匿性の向上だけでなく、ネットワークコーディングの伝送効率も向上する可能性が大きいことを示す。
【００５４】
図３７は、この発明の実施の形態２による、周波数ホッピングネットワークコーディングにおいて、ネットワークモデル１０＿１のNS1、ネットワークモデル１０＿２のN3、ネットワークモデル１０＿nのそれぞれの周辺で、無線の同報性により複数の隣接ノードに送信信号が同時に到達する様子を示すネットワーク図である。ネットワークコーディングでは、無線の同報性を考慮することにより、その伝送効率は一段と向上すると一般に言われている。この発明の実施の形態１による、周波数ホッピングネットワークコーディング方式では、図３７の１０ＭＦCに示すように、無線の同報性を利用した上に、複数の周波数を使用するので、伝送効率が向上する可能性が大きい。
【００５５】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行うことにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が向上するとともに、無線の同報性の利用により、ネットワークコーディングの効果による伝送効率向上も実現できる。
【００５６】
実施の形態３．
本実施の形態においては、対象とするネットワークモデルの例として、上述の実施の形態２と同様に、図２１に示したものを挙げて説明する。図２１における符号の説明は上述した通りであるので、ここでは説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態２と同様に、図２１（ａ）のように、各ノードＮが、向き付けられたリンクＬで互いに結ばれているネットワークを考える。また、実施の形態２と同様に、複数のノードＮの中に一つの発信元ノードＮＳ１（Ｓ：  Ｓｏｕｒｃｅ）と呼ばれる特別なノードがあるものとし、また、複数のノードＮの中に一つまたは複数個の宛先ノードＮＴ１，ＮＴ２（Ｔ：  Ｔａｒｇｅｔ）と呼ばれる特別なノードがあるものとする。
【００５７】
本実施の形態においては、実施の形態２と同様に、図２１（ｂ）に示すように、図２１（ａ）に示すネットワークモデル１０に相当する複数のネットワークモデルが集まって、１つのマルチ周波数ネットワークモデル１０ＭＦを形成しているとする。
【００５８】
また、各ネットワークモデル１０＿１，１０＿２，…，１０＿ｎにおける各ノードＮ毎に、互いに異なる周波数を用いることとする。また、その周波数は、各ノードＮ毎に、互いに異なる周波数変化パタンに基づいて、時刻ごとに順次異なる周波数に変化するものとする。詳細については後述する。
【００５９】
なお、従来のノードＮでの通常のネットワークコーディングの符号化演算手順については、図２および図３について述べた通りであり、従来の通常の周波数ホッピングの手順については、図４および図５について述べた通りであるので、ここでは説明しないが、従来の通常の周波数ホッピングにおいては、図４に示すように、周波数変化の規則は、発信元ノードから宛先ノードまでのすべてのリンクで共通であり、ある時点でのあるセッションの周波数は同一であるため、ある周波数で長い時間伝送情報を観察していれば、その周波数使用時には伝送情報が見える場合もあるという問題点があった。
【００６０】
これに対し、上記の実施の形態２においては、上述した通り、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行うことにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性を向上させている。
【００６１】
上記の実施の形態２では、各時刻において滞留する時間、すなわち、ある１つの周波数を継続して用いる時間（以下、滞留時間と呼ぶ。）が一定であったが、本実施の形態ではその滞留時間を可変とする。以下、本実施の形態について説明する。
【００６２】
まず、本実施の形態においては、各時刻で、どのくらいの時間の間、１つの周波数を継続して用いるかを滞留時間ＤＴと呼び、図３８に示す時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂ（Ｔ：  Ｔｉｍｅ，  ＤＴ：  Ｄｗｅｌｌ  Ｔｉｍｅ）に予め記憶しておく。時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂにおいては、各時刻ｔ１〜ｔ７毎に滞留時間ｄｔ１〜ｄｔ７がそれぞれ対応付けられて記憶されている。この時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置（図示していない）等に予め記憶されているか、あるいは、ヘッダ等に記載されて各ノードに通知される。
【００６３】
時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂに記憶する滞留時間ＤＴは、５０μ秒、１０秒、５分等の時間そのものの値でもよいが、滞留時間を一意に特定できるキーの値（１個または複数個）でもよい。これは、例えば、滞留時間を予め定められた擬似乱数系列による乱数値（秒）としたとき、乱数のシードと何番目の乱数を示すことである。
【００６４】
本実施の形態では、まず実施の形態２と同様に、図２３に示す対応テーブルＮＰｔａｂと図２４に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示していない）等に記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図３９に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ４１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、上記の図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ４２で、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂを参照して、当該ノードＮの周波数変化パタンを求める。次に、ステップＳＴ４３では、図２４のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該ノードＮの周波数を求める。ここまでの処理は実施の形態２と同様であるが、本実施の形態では、さらに、ステップＳＴ４５Ａで、時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂを参照して、現在の時刻での滞留時間を求める。次にステップＳＴ４４Ａで、現在時刻からの経過時間を計測し、ステップＳＴ４５Ａで求めた滞留時間が経過したら、その時点で、ステップＳＴ４３で求めた周波数を用いて出力信号を送信する。
【００６５】
次に、本実施の形態における、周波数と時間との関係を、図４０を用いて説明する。図４０は、本実施の形態における周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図４０（ａ）において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、それぞれ、時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８は、それぞれ、周波数１，２，…，８を表わす。図４０に示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１においては、各周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８が使用される時刻が、各々の周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８に付された記号によりマークされている。当該記号については、図４０（ｂ）を参照されたい。図４０（ａ）において、例えば、テーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１の周波数ｆ８の行では、時刻ｔ１がｅｐ２（ｆ８ｔ１）、時刻ｔ２が周波数パタンｅｐ７（ｆ８ｔ２）、時刻ｔ３が周波数パタンｅｐ８（ｆ８ｔ３）、時刻ｔ４が周波数パタンｅｐ６（ｆ８ｔ４）、時刻ｔ５が周波数パタンｅｐ１（ｆ８ｔ５）、時刻ｔ６が周波数パタンｅｐ５（ｆ８ｔ６）、時刻ｔ７が周波数パタンｅｐ３（ｆ８ｔ７）、時刻ｔ８が周波数パタンｅｐ４（ｆ８ｔ８）であることがわかる。
【００６６】
本実施の形態の図４０では、上述の実施の形態２の図２６と異なり、各時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔ８の間隔（すなわち、滞留時間）が一定でない。これらの間隔は、図３８の時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂに記す滞留時間ｄｔ１，ｄｔ２，…，ｄｔ８で指定されている。これにより、滞留時間を知らない第三者に対する秘匿性が増す。
【００６７】
ここで、指定された滞留時間が経過した時点でネットワーク内の全ノードで一斉に周波数を変換するためには、全ノードの時刻が、滞留時間の間隔を鑑みた精度で同期している必要がある。一般の周波数ホッピングでは周波数を一秒以下の短い周期で変化させることが多いが、滞留時間をマイクロ秒オーダーの精度で管理するためには、全ノードがそれに見合う精度で時刻同期している必要がある。しかし、本実施の形態の方式では、一つの周波数への滞留時間はこのように短い間隔でなくても、数秒、数十分、あるいはそれ以上の間隔でも秘匿性向上の効果があり、時刻同期の精度もそれに見合うもので構わない。
【００６８】
なお、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂと図２４および図２６を併せてみると、実施の形態２においては、全てのノードにおいて異なる周波数パタンで送信を行っている。しかし、ノード間が十分に離れており、干渉を起こさない場合は、同じ周波数パタンを使用してもよい。
【００６９】
図３６は、従来の通常の周波数ホッピング、従来の通常のネットワークコーディング、この発明の本実施の形態３に係る周波数ホッピングネットワークコーディングの比較をまとめたテーブルＦＨＮＣｔａｂ（ＦＨ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｈｏｐｐｉｎｇ，  ＮＣ：  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｄｉｎｇ）を示す図である。図に示すように、通常の周波数ホッピングでは、時間毎に周波数の変更を行うが、中継ノード毎に出力周波数の変更はしない。また、中継ノードでの符号化演算も行わない。また、通常のネットワークコーディングでは、中継ノードでの符号化演算を行うが、時間毎に周波数を変更することはしない。一方、本実施の形態３に係る周波数ホッピングネットワークコーディングでは、中継ノードで符号化演算を行うとともに、各中継ノードで現在時刻に対応させて出力周波数を順次変更していく。これにより、ネットワークコーディングの効果による伝送効率向上を実現しながらリンク毎の周波数ホッピングによる盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が向上する。なお、中継ノードでの符号化演算の一例として、入力信号がそのまま出力信号として出力する場合もあり得る。
【００７０】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行い、さらに一つの周波数を用いる滞留時間を可変にすることにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が一層向上する。
【００７１】
実施の形態４．
本実施の形態では、上述の実施の形態３の図４０で示した可変滞留時間の管理を、ＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）の時間スロットを利用して行う方法を示す。本実施の形態４における、周波数と時間との関係を、図４１を用いて説明する。図４１は、本実施の形態における、周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１ａ（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図４１において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔｓ１，ｔｓ２，…，ｔｓ７は、それぞれ、ＴＤＭＡのタイムスロットを表わし、ｔｔ１，…，ｔｔ６は各タイムスロットを構成するサブタイムスロットを表わす。このように、本実施の形態においては、各タイムスロットｔｓ１，ｔｓ２，…，ｔｓ７は、それぞれ、複数のサブタイムスロットｔｔ１，…，ｔｔ６から構成されている。また、ｆ１，ｆ２，…，ｆ７は、それぞれ、周波数１，２，…，７を表わす。また、周波数ｆ７のタイムスロットｔｓ１の部分はｆ７ｔｓ１，周波数ｆ７のタイムスロットｔｓ２の部分はｆ７ｔｓ２，…と呼ぶこととする。
【００７２】
図４１に示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１ａにおいては、使用するサブタイムスロットが灰色で示されている。タイムスロットｔｓ１では周波数ｆ３のｆ３ｔ１、タイムスロットｔｓ１では周波数ｆ１のｆ１ｔ２が用いられる。タイムスロットｔｓ１およびｔｓ２では、１タイムスロットに１周波数が割り当てられている。これを１ホップ割当と呼ぶ。
【００７３】
次に、タイムスロットｔｓ３およびｔｓ４では、１タイムスロットに２周波数が割り当てられている。これを２ホップ割当と呼ぶ。タイムスロットｔｓ３では前半が周波数ｆ２のｆ２ｔ３、後半が周波数ｆ６のｆ６ｔ３が用いられる。タイムスロットｔｓ４では前半が周波数ｆ４のｆ４ｔ４、後半が周波数ｆ７のｆ７ｔ４が用いられる。
【００７４】
次に、タイムスロットｔｓ５およびｔｓ６では、１タイムスロットに３周波数が割り当てられている。これを３ホップ割当と呼ぶ。タイムスロットｔｓ５では最初の２サブタイムスロットが周波数ｆ５のｆ２ｔ５、次の２サブタイムスロットが周波数ｆ３のｆ３ｔ５、最後の２サブタイムスロットが周波数ｆ１のｆ１ｔ５が用いられる。タイムスロットｔｓ６では最初の２サブタイムスロットが周波数ｆ２のｆ２ｔ６、次の２サブタイムスロットが周波数ｆ６のｆ６ｔ６、最後の２サブタイムスロットが周波数ｆ７のｆ７ｔ６が用いられる。
【００７５】
次に、タイムスロットｔｓ７では、１タイムスロットに６周波数が割り当てられている。これを６ホップ割当と呼ぶ。タイムスロットｔｓ７では最初のサブタイムスロットｔｔ１が周波数ｆ６のｆ６ｔ７、次のサブタイムスロットｔｔ２が周波数ｆ５のｆ５ｔ７、次のサブタイムスロットｔｔ３が周波数ｆ１のｆ１ｔ７、次のサブタイムスロットｔｔ４が周波数ｆ３のｆ３ｔ７、次のサブタイムスロットｔｔ５が周波数ｆ７のｆ７ｔ７、最後のサブタイムスロットｔｔ６が周波数ｆ４のｆ４ｔ７が用いられる。
【００７６】
ＴＤＭＡのタイムスロットｔｓ１，ｔｓ２，…，ｔｓ７毎に全ノードで同期をとる方法は、既に確立しており一般的に用いられているため、これらのタイムスロットをサブタイムスロットに分割して、それを用いて滞留時間を変更するという、ＴＤＭＡの時間スロットを用いた本実施の形態の方式によれば、マイクロ秒オーダーの周波数変化の場合にも、滞留時間の変更が可能となる。
【００７７】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行い、さらに、タイムスロットをサブタイムスロットに分割して、それを用いて、一つの周波数を用いる滞留時間を可変にすることにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が一層向上する。
【００７８】
実施の形態５．
上述の実施の形態２では、各時刻に滞留する時間、すなわち、ある周波数を継続して用いる時間（滞留時間）が一定であり、各周波数の帯域幅も一定であった。また、上述の実施の形態３，４では、滞留時間を可変にした。本実施の形態では、滞留時間は一定として、各周波数の帯域を可変とする。各周波数でどのくらいの幅の周波数を用いるかを帯域幅ＦＷと呼び、図４２に示す、周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂ（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ＦＷ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂａｎｄ  Ｗｉｄｔｈ）に周波数毎に記憶しておく。図４２に示すように、周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂにおいては、各周波数ｆ１〜ｆ７に対応付けられて帯域幅ｆｗ１〜ｆｗ７がそれぞれ記憶されている。この周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置（図示していない）等に予め記憶されているか、あるいは、ヘッダ等に記載して各ノードに通知される。
【００７９】
図４２の周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂに記憶される帯域幅ＦＷは、２ｋＨｚ、１０ＭＨｚ等の帯域幅そのものの値でもよいが、帯域幅を一意に特定できるキーの値（１個または複数個）でもよい。これは、例えば、滞留時間を予め定められた擬似乱数系列による乱数値（秒）としたとき、乱数のシードと何番目の乱数を示すことである。
【００８０】
本実施の形態では、まず、上述の実施の形態２と同様に、図２３に示す対応テーブルＮＰｔａｂと図２４に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示していない）等に記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図４３に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ４１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、上述の図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ４２で、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂを参照して、当該ノードＮの周波数変化パタンを求める。ステップＳＴ４３では、図２４のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該ノードＮの周波数を求める。ここまでの処理は実施の形態２と同じであるが、本実施の形態では、さらに、ステップＳＴ４７Ａで、周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂを参照して、現在の周波数での帯域幅を求める。次に、ステップＳＴ４４Ｂで、求めた周波数帯域幅の出力信号を送信する。
【００８１】
次に、本実施の形態における、周波数と時間との関係を、図４４を用いて説明する。図４４（ａ）は、本実施の形態における周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ２（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図４４（ａ）において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、それぞれ、時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８は、それぞれ、周波数１，２，…，８を表わす。図４４に示す、テーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ２においては、各周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８が使用される時刻が、各々の周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８に付された記号によりマークされている。当該記号については、図４４（ｂ）を参照されたい。図４４（ａ）において、例えば、テーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１の周波数ｆ８の行では、時刻ｔ１がｅｐ２（ｆ８ｔ１）、時刻ｔ２が周波数パタンｅｐ７（ｆ８ｔ２）、時刻ｔ３が周波数パタンｅｐ８（ｆ８ｔ３）、時刻ｔ４が周波数パタンｅｐ６（ｆ８ｔ４）、時刻ｔ５が周波数パタンｅｐ１（ｆ８ｔ５）、時刻ｔ６が周波数パタンｅｐ５（ｆ８ｔ６）、時刻ｔ７が周波数パタンｅｐ３（ｆ８ｔ７）、時刻ｔ８が周波数パタンｅｐ４（ｆ８ｔ８）であることがわかる。
【００８２】
本実施の形態の図４４では、上述の実施の形態２の図２６と異なり、各周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆ８の帯域幅が一定でない。これらの帯域幅は、図４２の周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂに記す帯域幅ｆｗ１，ｆｗ２，…，ｆｗ８で指定されている。これにより、帯域幅を知らない第三者に対する秘匿性が増す。
【００８３】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行い、さらに、各周波数における帯域幅を可変にすることにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性が一層向上する。
【００８４】
実施の形態６．
上述の実施の形態２では、各時刻に滞留する時間すなわちある周波数を用いる時間が一定であり、各周波数の帯域幅も一定であった。また、上述の実施の形態３，４では、各時刻に滞留する時間、すなわち、１つの周波数を継続して使用する滞留時間を可変にした。さらに、上述の実施の形態５では、滞留時間は一定として、各周波数の帯域を可変とした。本実施の形態６では、各周波数での滞留時間ＤＴも、帯域幅ＦＷも可変とする。滞留時間ＤＴは、図３８の時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂ（Ｔ：  Ｔｉｍｅ，  ＤＴ：  Ｄｗｅｌｌ  Ｔｉｍｅ）に予め記憶しておく。帯域幅ＦＷは、図４２の周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂ（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ＦＷ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｂａｎｄ  Ｗｉｄｔｈ）に予め記憶しておく。図３８の時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂ、および、図４２のテーブルＦＦＷｔａｂの構造は、上記の実施の形態３および５とそれぞれ同様である。これらの対応テーブルＴＤＴｔａｂおよびＦＦＷｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置（図示していない）等に予め記憶されているか、あるいは、ヘッダ等に記載されて各ノードに通知される。
【００８５】
本実施の形態では、まず上述の実施の形態２と同様に、図２３に示す対応テーブルＮＰｔａｂと図２４に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示していない）等に予め記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図４５に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ４１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、上記の図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ４２で、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂを参照して、当該ノードＮの周波数変化パタンを求める。ステップＳＴ４３では、図２４のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該ノードＮの周波数を求める。本実施の形態では、さらに、ステップＳＴ４５Ａで、時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂを参照して、現在の時刻での滞留時間を求めるとともに、ステップＳＴ４７Ｂで、周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂを参照して、現在の周波数での帯域幅を求める。次に、ステップＳＴ４４Ｃで、ステップＳＴ４５Ａで求めた滞留時間が経過したら、ステップＳＴ４７Ｂで求めた周波数帯域幅の出力信号を送信する。
【００８６】
次に、本実施の形態における、周波数と時間との関係を、図４６を用いて説明する。図４６（ａ）は、本実施の形態における周波数と時間との関係を示すテーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ３（Ｆ：  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，  ｍ：  ｍｕｌｔｉ，  Ｔ：  Ｔｉｍｅ）を示す。図４６（ａ）において、横軸ＡＴは時刻、縦軸ＡＦは周波数であり、ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、それぞれ、時刻１，２，…，８を表わし、ｆ１，ｆ２，…，ｆ８は、それぞれ、周波数１，２，…，８を表わす。図４６に示す、テーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ３においては、各周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８が使用される時刻が、各々の周波数パタンｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８に付された記号によりマークされている。当該記号については、図４６（ｂ）を参照されたい。図４６（ａ）において、例えば、テーブルＦｍＴｔａｂ＿Ａ１の周波数ｆ８の行では、時刻ｔ１がｅｐ２（ｆ８ｔ１）、時刻ｔ２が周波数パタンｅｐ７（ｆ８ｔ２）、時刻ｔ３が周波数パタンｅｐ８（ｆ８ｔ３）、時刻ｔ４が周波数パタンｅｐ６（ｆ８ｔ４）、時刻ｔ５が周波数パタンｅｐ１（ｆ８ｔ５）、時刻ｔ６が周波数パタンｅｐ５（ｆ８ｔ６）、時刻ｔ７が周波数パタンｅｐ３（ｆ８ｔ７）、時刻ｔ８が周波数パタンｅｐ４（ｆ８ｔ８）であることがわかる。
【００８７】
本実施の形態の図４６では、上述の実施の形態２の図２６と異なり、各時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔ８の間隔が一定でないと同時に、各周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆ８の帯域幅が一定でない。各時刻ｔ１，ｔ２，…，ｔ８の間隔は、図３８の時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂに記す滞留時間ｄｔ１，ｄｔ２，…，ｄｔ８で指定されている。各周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆ８の間隔は、図４２の周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂに記す帯域幅ｆｗ１，ｆｗ２，…，ｆｗ８で指定されている。滞留時間と帯域幅の両方を可変とすることにより、滞留時間あるいは帯域幅を知らない第三者に対する秘匿性が増す。
【００８８】
ここで、指定された滞留時間が経過した時点でネットワーク内の全ノードで一斉に周波数を変換するためには、全ノードの時刻が、滞留時間の間隔を鑑みた精度で同期している必要がある。一般の周波数ホッピングでは周波数を一秒以下の短い周期で変化させることが多いが、滞留時間をマイクロ秒オーダーの精度で管理するためには、全ノードがそれに見合う精度で時刻同期している必要がある。しかし、本発明の方式では、一つの周波数への滞留時間はこのように短い間隔でなくても、数秒、数十分、あるいはそれ以上の間隔でも効果があり、時刻同期の精度もそれに見合うもので構わない。
【００８９】
また、滞留時間の管理を、上記実施の形態４に示したＴＤＭＡの時間スロットを利用する方法を用いて行ってもよい。
【００９０】
以上のように、この発明の実施の形態６によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行い、さらに、一つの周波数を用いる滞留時間を可変にし、かつ、各周波数における帯域幅を可変にすることにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性がより一層向上する。
【００９１】
実施の形態７．
上述の実施の形態６で滞留時間と帯域幅をそれぞれ、図３８の時刻−滞留時間テーブルＴＤＴｔａｂと、図４２の周波数−帯域幅テーブルＦＦＷｔａｂの二つのテーブルを参照して可変とした。本実施の形態では、滞留時間と帯域幅の両方を図４７に示す時刻−滞留時間・帯域幅テーブルＴＤＴＦＷｔａｂ一つに記憶しておく。図４７に示すように、テーブルＴＤＴＦＷｔａｂにおいては、各時刻ｔ１〜ｔ７毎に、滞留時間ｄｔ１〜ｄｔ７および帯域幅ｆｗ１〜ｆｗ７が対応付けられて記憶されている。この対応テーブルＴＤＴＦＷｔａｂは、ノードＮに設けられた記憶装置（図示していない）等に予め記憶されているか、あるいはヘッダ等に記載して各ノードに通知される。
【００９２】
本実施の形態では、まず、上述の実施の形態２と同様に、図２３に示す対応テーブルＮＰｔａｂと図２４に示すテーブルＰＴｔａｂとを予め用意して、中継ノードであるノードＮの記憶装置（図示していない）等に予め記憶しておく。そうして、ノードＮが入力信号を受信すると、図４８に示すように、まず、ノードＮは、ステップＳＴ４１で、入力信号に当該ノードＮの符号化行列を乗算して、出力信号を算出する。このときの算出方法は、図３に示した通りでよく、各ノードＮの符号化行列は、各ノード毎に予め設定されているものとする。次に、ステップＳＴ４２で、図２３の対応テーブルＮＰｔａｂを参照して、当該ノードＮの周波数変化パタンを求める。ステップＳＴ４３では、図２４のテーブルＰＴｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する当該ノードＮの周波数を求める。本実施の形態ではさらに、ステップＳＴ４８Ａで、時刻−滞留時間・帯域幅テーブルＴＤＴＦＷｔａｂを参照して、現在の時刻に対応する滞留時間と帯域幅の両方を求める。次にステップＳＴ４４Ｄで、求めた滞留時間が経過したら、求めた周波数帯域幅を用いて出力信号を送信する。
【００９３】
この発明の実施の形態７における、周波数と時間との関係は、上記実施の形態６で図４６を用いて説明したものと同様である。
【００９４】
以上のように、この発明の実施の形態７によれば、ネットワークコーディングと周波数ホッピングとを組み合わせて、中継ノードにおいて符号化演算とともに周波数変換を行い、さらに、一つの周波数を用いる滞留時間を可変にし、かつ、各周波数における帯域幅を可変にすることにより、外部からの盗聴者に対する伝送情報の秘匿性がより一層向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
この発明は、無線アドホックネットワーク等の種々のネットワークで広く応用可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０，１０＿１，１０＿２，１０＿ｎ  ネットワークモデル、１０ＭＦ，１０ＭＦｂ  マルチ周波数ネットワークモデル、ＡＦ  縦軸、ＡＴ  横軸、ｅｐ１，ｅｐ２，ｅｐ３，ｅｐ４，ｅｐ５，ｅｐ６，ｅｐ７，ｅｐ８  周波数変化パタン、ｆ１，ｆ２，ｆｎ  周波数、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７  リンク、ＬＰｔａｂ  リンク−パタン対応テーブル、Ｎ  ノード、ＮＳ，ＮＳ１  発信元ノード、ＮＰｔａｂ  ノード−パタン対応テーブル、ＮＴ，ＮＴ１，ＮＴ２  宛先ノード、ＰＴｔａｂ  パタン−時間テーブル。
【図１】
0005653247.tif 000002
【図２】
0005653247.tif 000003
【図３】
0005653247.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005653247.tif 000006
【図６】
0005653247.tif 000007
【図７】
0005653247.tif 000008
【図８】
0005653247.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005653247.tif 000011
【図１１】
0005653247.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005653247.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
0005653247.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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